Polaridade

Polaridade é uma propriedade muito importante dos compostos químicos, pois em grande parte das vezes os compostos só reagem a partir dela.

Por exemplo, compostos polares só dissolvem outros compostos polares: como ocorre com a água e o sal.
E compostos apolares só dissolvem compostos apolares.

Quando em uma mistura se desenvolve fases, fica heterogenia, é por não conseguirem se misturarem completamente por causa da polaridade de seus componentes (suas moléculas).

Então a polaridade é uma importante característica para determinar como um composto vai reagir ao outro.

Polaridade

O que determina se haverá polos diferentes (partes mais positivas ou mais negativas que outras, formando forças de atração diferentes na molécula dependendo da parte dela) é as diferenças de eletronegatividade entre os átomos dessa molécula.

Não metais são mais eletronegativos (atraem mais os elétrons) do que Metais.

Diferença de eletronegatividade entre as partes da molécula, entre um átomo e outro de um composto, for menor que 1,7 é uma ligação covalente (os dois são não metais, um é quase tão fortemente eletronegativo quanto o outro).

Se for a diferença de eletronegatividade entre esses átomos formadores desse composto for maior que 1,7 ele é um composto iônico, sendo então esse composto formado por íons que fazem um retículo cristalino.

Mas se os átomos que formam o composto tiverem eletronegatividade iguais que faça a diferença de eletronegatividade entre eles ser igual a 0, não haverá polos na molécula.

Nenhuma parte dela atrairá mais ou menos os elétrons, então é chamada de apolar.

Esses valores de eletronegatividade dos átomos são valores relativos e são colocados em comparação ao Flúor.

Para medir o quanto um átomo é mais ou menos eletronegativo que outro, foi proposta por Linus Pauling, um escala que atribui o valor 4,0 para o átomo de maior eletronegatividade, que é o flúor.
Os valores para os outros átomos são então determinados por comparação.

Por exemplo: é possível demonstrar por experimentos que os átomos de boro atraem os elétrons com a metade da força do flúor.

Consequentemente, o valor da eletronegatividade do boro seria 4/2 = 2.

Seguindo essa escala o átomo de alumínio atraindo os elétrons com três oitavos da força do flúor significa que terá eletronegatividade de 4 x 3/8 =1,5.

* Então pegando HCl - ácido clorídrico, como exemplo:

O H tem eletronegatividade estipulada de 2,2. O Cl tem 3,1.

A diferença de eletronegatividade entre eles então será 0,9.

Como está acima de 0 quer dizer que não é apolar, portanto é polar, e como essa diferença está abaixo de 1,7 quer dizer que é um composto polar covalente. Está ocorrendo uma ligação covalente entre esses átomos (de compartilhamento dos seus elétrons, fazendo com que nenhum esteja perdendo elétron nenhum, os dois só estão "ganhando" mutuamente elétrons).

Exemplo 2:

Cl2, o cloreto.

É um composto formado por átomos de Cl, átomos iguais com eletronegatividades portanto iguais. O que equivale a 0 a diferença entre as forças de cada átomos, sendo então apolar (não tendo uma parte de maior ou menor eletronegatividade -atração de elétrons- na molécula).

"Com essa diferença de eletronegatividade sendo acima de 0, no caso tendo um átomo diferente eletronegatividade que o outro, pode-se dizer também que o Momento Dipolar da molécula é diferente de 0, portanto ela é polar."

Moléculas apolares, ou simplesmente a ligação entre dois átomos sendo apolar, ela será sempre covalente, até porque não haverá como um puxar mais elétrons que o outro causando o surgimento de íons para ser ligação ou molécula iônica.

A polaridade de uma só ligação em uma molécula pode ser apolar, mas a molécula pode ser polar se tiver um outro átomo fazendo outra ligação que seja polar (podendo essa ligação causadora da polaridade uma ligação covalente ou ser inclusive uma ligação iônica, fazendo com que a molécula tenha ligação covalente e uma parte com ligação iônica).

Exemplos:

O CO2 - dióxido de carbono:

Um vetor (uma seta) cancela o outro e deixa a molécula apolar.

(Em moléculas apolares os vetores se anulam).

Exemplo de molécula com ligações covalentes e iônicas é o NaOH.

O sódio se liga ao oxigênio por ligação iônica (O Na doa seu elétron para o oxigênio) e o oxigênio que precisa de dois elétrons para se estabilizar, ainda faz uma ligação covalente com o hidrogênio.

Outro exemplo desse tipo de molécula:

* Determinar a polaridade de ligações é simples então:


Átomos iguais, eletronegatividades iguais, não há polaridade (não há criação de polos): Ligação Apolar.

Átomos diferentes, eletronegatividades diferentes, formam-se polos: Ligação Polar.

Vetores



Para identificar polaridade em moléculas pode-se usar vetores representados por setas. Eles indicam para onde os elétrons estão indo.
Então apontam para o mais eletronegativo (o que atrai mais os elétrons).

Mas para os vetores poderem ajudar na determinação de polos na molécula precisa-se saber a geometria da molécula para saber se por mais que a ligação seja polar e os elétrons estão sendo puxados para um lado, se isso dá na molécula uma "ponta" com mais elétrons, um polo.

Pois se essa concentração de elétrons, essa diferença de eletronegatividade estiver no centro da molécula não estará dando um polo a ela, pois a carga se dissipará/espalhará do meio por toda a molécula igualmente, sem criação de pontos mais positivos ou mais negativos.





O ácido clorídrico, HCl, por possuir somente dois elétrons participando de ligações, teria somente uma ligação, portanto só necessidade de um vetor que mostraria para onde vão os seus elétrons.

No caso, irá para o Cloro que é o átomo mais eletronegativo dos dois, consequentemente formando cargas parciais na molécula (os seus polos onde estará parcialmente uma certa carga -ou positiva ou negativa-, vão sempre existir dessa forma e nessa intensidade nessa molécula), por ser uma molécula polar.

Essa presença de carga parcialmente positiva de um lado e parcialmente negativa do outro, é representada pela Letra Grega = Delta minúsculo.





Geometria

- A geometria depende da orientação mais estável dos pares eletrônicos ao redor do átomo central (pois os átomos ao redor, que se ligam a esse átomo central, eles se repelem constantemente).

- O número de pares eletrônicos ou nuvens eletrônicas ao redor do átomo central determina a orientação espacial dessa molécula, de acordo com a "Teoria das Repulsões Inter eletrônicas" (repulsão dos pares de elétrons da camada de valência).

- Ligações duplas ou triplas (e dativas) são consideradas como uma única nuvem eletrônica, se comportam como uma simples.

- Os pares isolados ocupam mais espaço.

* Quando há pares de elétrons livres:

• Angular:

Quando tiver dois ligantes em um único átomo (o átomo que será então central) e ainda pares de elétrons livres na última camada (desse átomo central).

Exemplo: H2O, H2S, SO2.

Esses pares de elétrons livres no átomo central, cada par uma nuvem eletrônica, junto dois elétrons (livres, não ligantes) na última camada, faz com que eles tenham repulsão um pelo outro.

Fazendo então que esses pares isolados ocupem maior espaço, empurrando as ligações que esse átomo central faz em outros dois átomos, mais pra baixo (ou pra cima), distorcendo a molécula. Não a deixando ser linear, ter as duas ligações em uma mesma reta.

Forma-se um ângulo de 104,34 graus entre os ligantes.

• Piramidal:

Quando tiver três ligantes e ainda pares de elétrons livres na última camada.

Exemplo: NH3, PCl3.

Forma-se um ângulo de 107,5 graus entre os ligantes.



* Quando não houver pares de elétrons livres será:

• Linear:

Uma ligação covalente: H2, Cl2, HCl, HF.

Ou duas ligações covalentes somente, totalizando duas nuvens eletrônicas (para não existir par de elétrons livres): BeF2, CO2.

Formam um ângulo de 180 graus.

• Trigonal Plana:

Possuem 3 nuvens eletrônicas, sendo as 3 ligações: SO3.

Forma-se um triângulo, sendo que os ligantes ficam nos vértices e as ligações formariam medianas.

Portanto têm ângulo de 120 graus entre as ligações.

• Tetraédrico:

Possuem 4 nuvens eletrônicas, sendo as 4 ligantes (não sobrando pares de elétrons livres na última camada para agir sobre os elétrons ligantes e empurrarem mudando a geometria): SiF4, CH4, CClH3.

Formam um ângulo de 109,5 graus entre os ligantes.

Compostos tetraédricos:
CFCl2 = Sobra-se uma resultante dos vetores, que é mais intensa, não sendo cancelada pelas demais. Que é a do Flúor, onde tem mais eletronegatividade e os elétrons serão atraídos para lá, formando um polo onde será mais negativo (que será na área do flúor).

Então momento dipolar é diferente de 0 (existe diferença de eletronegatividade entre os ligantes), sendo ele polar.

CF2Cl2 = Todos os vetores tem força equivalentes, anulando um a capacidade do outro de atrair elétrons, não havendo nenhum ponto da molécula mais polar que outro.

Momento dipolar é igual a 0 entre todos os átomos (todos os vetores se anulam), sendo ele apolar.

Exemplo de Exceção:
Nem sempre compostos iônicos são polares, existem exceções como o exemplo de como a geometria pode influenciar na polaridade;
O caso do BeH2.

O berílio (Be) é um metal de número atômico 4, portanto pela distribuição descobrimos que tem 2 elétrons na última camada (que no seu caso é a segunda).

O H é um não-metal, consequentemente um se ligando ao outro formam uma ligação iônica, onde o Berílio perde os dois elétrons, um para cada átomo de H.

Sendo assim, o Be perdendo elétrons, faz dele o cátion e os H os ânions, porém não há formação de polos nessa molécula, fazendo do composto BeH2 apolar.
Por ele ter formação linear - não há formação de polos.



Revisão:

As três primeiras geometrias são apolares, as duas últimas são polares.

Somando os átomos iguais ligados a um mesmo átomo central, tira-se desse valor a quantidade de nuvens eletrônicas que esse átomo central possuir:

(O NH3, amônia: Tem 3 Hidrogênio -átomos iguais- ligados ao átomo central Nitrogênio, mas as nuvens ao redor do N tem 3 das ligações com os hidrogênios e mais uma do par de elétrons livres que ainda sobra no N, portanto 4. Diminui um valor pelo outro).

- Se sobrar é uma molécula polar,

- Se for o mesmo número de átomos iguais e de nuvens, dará zero e será apolar.

(NH4+, amônio. Lembrar de O íon, O cátion, amôniO).